張雷　何思龍　李雪剛　李金崇

摘 要：平衡自動(dòng)控壓鉆井是根據(jù)地層壓力限制，在常規(guī)鉆井的循環(huán)路徑中，加入精細(xì)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井底壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)要求自動(dòng)控制井底壓力，在鉆井過程中始終保持井底壓力略大于地層壓力的鉆井工藝。格瑞迪斯自主研制的平衡自動(dòng)控壓鉆井系統(tǒng)在順南501井成功應(yīng)用，解決了該井油氣活躍、氣侵嚴(yán)重導(dǎo)致鉆井效率低的難題。

關(guān)鍵詞：平衡自動(dòng)控壓 窄密度窗口 環(huán)空壓力監(jiān)測(cè) 自動(dòng)節(jié)流控制 回壓補(bǔ)償 順南501井

中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

隨著我國石油勘探開發(fā)對(duì)象逐步轉(zhuǎn)向深部復(fù)雜地層，“氣侵”、“窄密度窗口”等引發(fā)的鉆井難題也逐漸凸顯，針對(duì)上述的鉆井難題，國外常用的處理方法是采用控壓鉆井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)井底壓力的精確控制、達(dá)到“邊噴邊鉆”的效果。在我國，塔里木油田塔中奧陶系、準(zhǔn)噶爾盆地克百斷裂帶、西南油氣田川東與川西北等油田，均或多或少存在壓力窗口窄，氣侵嚴(yán)重，常規(guī)鉆井密度選擇困難等問題。

1 平衡自動(dòng)控壓鉆井工藝原理與實(shí)現(xiàn)流程

控壓鉆井的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)井底壓力的監(jiān)測(cè)、控制和調(diào)整。平衡自動(dòng)控壓鉆井系統(tǒng)利用PWD隨鉆測(cè)壓儀器在鉆井時(shí)精確掌握井底壓力，依靠自動(dòng)節(jié)流控制撬（壓力控制裝置）和回壓補(bǔ)償泵（壓力補(bǔ)償裝置），在工況變化時(shí)調(diào)整井口回壓，結(jié)合計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了井下壓力的精細(xì)控制和自動(dòng)調(diào)整。

1.2計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制原理

從圖1可以看出：只要控制好適當(dāng)?shù)木趬毫?，就可以將井底壓力波?dòng)降到最低，使之基本與目標(biāo)井底壓力一致。

1.3平衡自動(dòng)控壓鉆井流程

平衡自動(dòng)控壓鉆井系統(tǒng)設(shè)備主要包括：控壓控制房、PWD隨鉆測(cè)壓工具、自動(dòng)節(jié)流控制撬、回壓補(bǔ)償泵、旋轉(zhuǎn)控制頭。鉆進(jìn)和循環(huán)時(shí)，泥漿從旋轉(zhuǎn)控制頭返出，經(jīng)返出管線進(jìn)入自動(dòng)節(jié)流控制撬，節(jié)流撬根據(jù)控制房指令自動(dòng)控制井口回壓；停泵后，回壓補(bǔ)償泵抽取泥漿罐內(nèi)泥漿，經(jīng)回壓泵管線進(jìn)入自動(dòng)節(jié)流控制撬，反向流入井口，控制房根據(jù)需要調(diào)整節(jié)流撬內(nèi)節(jié)流閥開度，調(diào)整井口回壓，保持低壓力穩(wěn)定。圖3是平衡控壓設(shè)備連接流程圖。

2 平衡自動(dòng)控壓鉆井技術(shù)在順南501井應(yīng)用

格瑞迪斯平衡控壓鉆井技術(shù)繼塔中區(qū)域成功實(shí)施后，該技術(shù)在順南501井四開鉆進(jìn)中成功應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1順南501井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

順南501井是西北油田分公司部署在塔中北坡順南斜坡區(qū)一口評(píng)價(jià)井，主要評(píng)價(jià)奧陶系蓬萊壩組“串珠”狀強(qiáng)反射地質(zhì)體的儲(chǔ)層發(fā)育程度及含油氣性，兼顧一間房和鷹山組。該井于2014年4月10日一開鉆進(jìn)，2014年8月1日四開開鉆。

順南501井8月17日四開鉆進(jìn)至6407.19發(fā)生溢流，液面上漲2m3，全烴由0.03%上升至86.57%，錄井通知取芯。井隊(duì)將泥漿密度從1.40g/cm3提高1.45 g/cm3，常規(guī)起鉆時(shí)因氣侵導(dǎo)致溢流，油氣上竄速度高達(dá)273m/h，逐漸將泥漿密度上提至1.60g/cm3，8月28日起鉆完。

2.2本井四開鉆井施工技術(shù)要點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）該區(qū)塊油氣顯示活躍，氣體以溶解和置換方式不斷進(jìn)入井筒，氣侵后引起溢流，關(guān)井、節(jié)流循環(huán)嚴(yán)重影響鉆井時(shí)效。

（2）氣侵后引起鉆井液出口密度降低，為防止密度降低后不能平衡地層壓力，進(jìn)而引發(fā)溢流，常規(guī)鉆井只能采取提高鉆井液密度方式防止溢流。

（3）提高鉆井液密度雖然能壓穩(wěn)地層，但因井底壓力增加后引起地層微裂縫的擴(kuò)大，加劇了氣體進(jìn)入井筒的速度，氣侵嚴(yán)重程度并沒有降低；

2.3順南控壓鉆井的情況

2.3.1平衡自動(dòng)控壓實(shí)施過程

2014年8月28日起鉆后開始進(jìn)行控壓鉆井作業(yè)，按控壓鉆井設(shè)計(jì)兩趟鉆完成了四開作業(yè)，第一趟鉆控壓取芯作業(yè)，待火勢(shì)減小后開始邊點(diǎn)火排氣邊鉆進(jìn)作業(yè)，進(jìn)尺7.63米，因控壓取芯時(shí)間較短，未進(jìn)行鉆井液性能調(diào)整，進(jìn)/出口密度1.60/1.54g/cm3，循環(huán)時(shí)保持井底當(dāng)量密度1.64g/cm3，控壓取芯期間液面和出口流量正常，未發(fā)生溢流和井漏情況。

第二趟控壓鉆井作業(yè)9月1日10：00開始鉆進(jìn)，鉆井液密度由1.60g/cm3調(diào)整并維持在1.48g/cm3，保持井底當(dāng)量壓力1.57g/cm3鉆進(jìn)，9月7日鉆至6890米（四開完鉆井深），控壓期間出口流量平穩(wěn)，全烴基值20-30%，間斷點(diǎn)火鉆進(jìn)，未發(fā)生溢流和井漏等復(fù)雜情況。井隊(duì)停泵后通過回壓補(bǔ)償泵及時(shí)補(bǔ)充環(huán)空壓耗，如圖4所示。

2.3.2平衡自動(dòng)控壓鉆井所取得的效果

（1）順南區(qū)塊第一次嘗試用平衡控壓技術(shù)解決油氣活躍、氣侵嚴(yán)重的鉆井難題，安全、快速鉆至設(shè)計(jì)井深、控壓鉆井期間沒有任何關(guān)井、節(jié)流循環(huán)等非生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)約了鉆井周期，提高了鉆井效率。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井底壓力變化、出口流量變化，安全的調(diào)整鉆井液密度，從接井時(shí)的鉆井液密度1.60g/cm3下調(diào)至完鉆時(shí)1.48g/cm3，井底當(dāng)量密度從接井時(shí)1.71g/cm3下調(diào)并控制在1.57g/cm3，釋放了井下圈閉壓力，減少了儲(chǔ)層污染。

（3）保持井底壓力穩(wěn)定，邊鉆進(jìn)邊排氣，整個(gè)鉆進(jìn)期間沒有形成氣柱，控壓鉆井期間沒有出現(xiàn)高套壓，安全，快速鉆至四開設(shè)計(jì)井深。

（4）利用PWD工具和高精度的流量計(jì)，監(jiān)測(cè)井下壓力和返出流量，確定井下壓力沒有降低，出口流量正常，保持鉆井施工的連續(xù)性。

（5）鄰井順南7井常規(guī)鉆井和順南501井平衡控壓鉆井對(duì)比見表1，順南501井四開常規(guī)鉆井和平衡自動(dòng)控壓后情況對(duì)比見表2，順南501井常規(guī)鉆井與控壓鉆井周期對(duì)比圖見圖3。從中可以看出應(yīng)用平衡控壓鉆井技術(shù)后，平均每米進(jìn)尺用時(shí)和復(fù)雜時(shí)效大幅度降低，節(jié)約了大量的鉆井周期。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）鉆遇油氣顯示活躍的地層后利用平衡控壓技術(shù)進(jìn)行控壓鉆井，控制井口回壓與井底壓力，減少“地層呼吸量”，降低圈閉壓力，有利于鉆井施工作業(yè)。

（2）平衡自控控壓鉆井系技術(shù)有利于“窄壓力窗口”鉆完井作業(yè)，有效減少或控制溢流與漏失，降低井控風(fēng)險(xiǎn)。

（3）平衡控壓鉆井系統(tǒng)所包含的硬件、軟件設(shè)備如自動(dòng)閥件、控制單元、回壓補(bǔ)償泵、流量計(jì)、PWD隨鉆測(cè)壓工具性能穩(wěn)定，滿足控壓鉆井現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

（4）順南501井利用控壓鉆井技術(shù)進(jìn)行“放壓鉆井”，降低了鉆井液密度，釋放了地層圈閉壓力，減少井下復(fù)雜情況，同開次同井段對(duì)比大幅度縮短了鉆井周期，降低了鉆井成本，是可以在該區(qū)塊鉆井中廣泛推廣應(yīng)用的鉆井技術(shù)。

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